Rovnoměrnost tloušťky stěny určuje sílu ve skutečném světě více než samotný průměr
Síla duté pístnice není jen funkcí jejího vnějšího průměru a velikosti otvoru na papíře – velmi závisí na tom, jak rovnoměrná tloušťka stěny zůstane po celém obvodu a po celé délce. Pokud se vnitřní otvor během obrábění vychýlí byť jen mírně mimo střed, skončí jedna strana tyče s tenčí stěnou než druhá, čímž vznikne slabé místo, které se při zatížení chová zcela jinak, než by naznačovala jmenovitá tloušťka stěny. Tento druh excentricity je obtížné zachytit jednoduchým měřením vnějšího průměru, což je důvod, proč ověření tloušťky stěny obvykle vyžaduje testování tloušťky ultrazvukem ve více bodech podél tyče spíše než spoléhání na vizuální nebo rozměrovou kontrolu samotného vnějšího povrchu.
V praxi to znamená dva duté pístnice s identickými specifikacemi vnějšího a vnitřního průměru na technickém listu mohou mít podstatně odlišnou reálnou nosnost, pokud byl jeden vyroben s přísnější kontrolou soustřednosti během vrtání než druhý.
Na vnitřním vrtání záleží stejně jako na vnějším povrchu
Většina diskusí o kvalitě kolem pístnic se zaměřuje na vnější povrchovou úpravu, protože to je to, co spolupůsobí s těsněními. U duté pístnice hydraulického válce však vyžaduje pozornost také vnitřní povrch vývrtu, zejména u konstrukcí, kde vývrt vede hydraulickou kapalinu nebo slouží jako průchod pro vnitřní potrubí. Hrubý nebo nekonzistentní vnitřní povrch může vytvářet turbulence v proudění tekutiny, přispívat k vnitřní korozi v průběhu času a v některých konstrukcích působit jako zvýšení napětí, které snižuje únavovou životnost spíše zevnitř ven než zvenčí dovnitř.
Honování jako sekundární dokončovací krok
Mnoho aplikací s dutými tyčemi zahrnuje honovací průchod na vnitřním otvoru po vrtání, konkrétně k vyhlazení stop po nástroji zanechaných procesem vrtání. Tento krok se u levnějších dutých tyčí často přeskakuje, což je jeden z důvodů, proč se kvalita povrchu vývrtu může mezi dodavateli výrazně lišit, i když vnější specifikace vypadají stejně.
Proč metoda vrtání ovlivňuje víc než jen díru
Vytváření vnitřního otvoru v duté pístní tyči se obvykle provádí vrtáním hlubokých otvorů nebo vrtáním pistolí a použitá metoda má vliv na celkovou přímost tyče, nejen na kvalitu samotného otvoru. Vrtání hlubokých děr generuje značné teplo a řeznou sílu po dlouhé úzké dráze, a pokud není proces dobře řízen, může se vrták během postupu mírně vychýlit ze středu, což přináší jak excentricitu vývrtu, tak tendenci tyče vytvořit mírné zakřivení, jakmile okolní materiál přerozdělí vnitřní napětí.
- Vrtání pistolí má tendenci vytvářet rovnější, konzistentnější vrtání po dlouhých délkách ve srovnání se standardním vrtáním hlubokých děr
- Průtok chladicí kapaliny vrtačkou během procesu pomáhá kontrolovat hromadění tepla a snižuje riziko zatočení vrtáku
- Uvolnění pnutí tyče po vrtání pomáhá stabilizovat její konečnou přímost před finálním opracováním vnějšího průměru
- Tyče vrtané v jediném souvislém průchodu obecně vykazují lepší soustřednost než tyče vrtané v několika kratších fázích
Při výrobě dutých tyčí v našem závodě Wuxi se spoléháme na vrtání pistolí s nepřetržitým tokem chladicí kapaliny, protože problémy s přímostí vývrtu zavedené v této fázi jsou později v procesu extrémně obtížné opravit.
Vnitřní vývrt dokáže více než jen snížit hmotnost
Snížení hmotnosti je nejčastěji uváděným důvodem pro volbu duté pístnice, ale vnitřní vrtání také otevírá funkční možnosti, které plná tyč prostě nabídnout nemůže. V některých konstrukcích válců se vývrt používá jako vyhrazený kanál pro hydraulickou kapalinu, což umožňuje, aby tlak dosáhl na vzdálený konec dlouhého válce, aniž by bylo nutné vnější potrubí vedené podél těla válce. To je užitečné zejména u zařízení s omezeným prostorem, kde není praktické vést vnější hadice po celé délce válce s dlouhým zdvihem.
V jiných aplikacích se vrtání používá k umístění sekundární tyče nebo kabelu snímače, jako je tyč snímající polohu používaná pro zpětnou vazbu zdvihu ve válcích, které vyžadují přesné a nepřetržité sledování polohy spíše než spoléhání se pouze na externí koncové spínače.
Vzpěrné chování vyžaduje jinou strategii podpory než pevné pruty
Protože dutá pístnice rozděluje materiál směrem k vnější stěně spíše než vyplňuje celý průřez, její odolnost vůči vybočení při tlakovém zatížení se nezvětšuje stejným způsobem jako u plné tyče, když se zvětšuje průměr. Pro daný vnější průměr se dutá tyč obecně prohne při nižším tlakovém zatížení než plná tyč, pokud se vnější průměr nezvětší, aby kompenzoval odebraný materiál. Toto je důležité uvažovat v aplikacích s dlouhým zdvihem, kde spoléhání se čistě na úsporu hmotnosti dutého designu bez nastavování průměru nebo přidání mezilehlé podpory může způsobit poddimenzování prutu pro skutečné podmínky bočního zatížení, kterému bude čelit.
| Úprava designu | Vliv na odolnost proti vzpěru | Kompromis |
| Zvětšete vnější průměr | Výrazně zlepšuje odolnost | Snižuje úsporu hmotnosti díky duté konstrukci |
| Zesílit vrtanou stěnu | Mírné zlepšení | Mírně zvyšuje hmotnost při zachování pevného vnějšího průměru |
| Přidejte střední vodicí podporu | Snižuje efektivní délku vzpěru | Přidává mechanickou složitost sestavě válce |
Tam, kde dutá pístnice řeší problémy, pevná pístnice ne
Konstrukce dutých prutů si obvykle vydobyjí své místo v aplikacích, kde buď hmotnost nebo schopnost vnitřního vedení poskytuje skutečnou funkční výhodu, spíše než aby byly vybrány čistě jako lehčí alternativa k pevnému prutu. Válce s dlouhým zdvihem používané v námořních a přístavních zařízeních často těží ze snížené hmotnosti, protože lehčí pohyblivé součásti méně zatěžují nosné konstrukce a snižují dynamické zatížení během provozu. Ropná pole a důlní zařízení někdy využívají vnitřního vývrtu pro vedení hydraulické kapaliny nebo kabeláže přístrojů skrz samotnou tyč, což zjednodušuje celkový návrh systému.
- Aplikace s dlouhým zdvihem, kde snížená vratná hmota zlepšuje dynamický výkon
- Konstrukce vyžadující vnitřní vedení tekutiny nebo průchod kabelu samotnou tyčí
- Zařízení, kde je prioritou minimalizace konstrukčního zatížení od vlastní hmotnosti válce
- Systémy využívající vnitřní tyče snímající polohu, které vyžadují průchod pouzdrem uvnitř pístní tyče
Napříč projekty hydraulických válců, které jsme podporovali u výrobců námořních, přístavních a těžebních zařízení, rozhodnutí specifikovat a hydraulický válec dutá pístnice téměř vždy se soustředila na jednu z těchto funkčních potřeb, spíše než aby jediným rozhodujícím faktorem bylo snížení hmotnosti.
